復(fù)合材料在游艇船舶制造中的應(yīng)用

復(fù)合材料的商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有超過50 年的歷史。在商業(yè)化的初始階段，它們只是用在航空航天和國防等高端應(yīng)用中。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，復(fù)合材料開始在不同的終端用戶行業(yè)得到商業(yè)化應(yīng)用，例如體育用品、民用航空、汽車、船舶、土木工程和建筑。截至目前，復(fù)合材料的成本（包括原材料和制造方面）較往年已有大幅下降，這使得它們得以大規(guī)模應(yīng)用于越來越多的行業(yè)。

復(fù)合材料是纖維和樹脂材料按照一定比例混合而成的。而樹脂基體決定了復(fù)合材料的最終形狀，纖維作為增強(qiáng)材料，則用于強(qiáng)化復(fù)合材料部件。樹脂和纖維的比例隨著一級供應(yīng)商或原始設(shè)備制造商（OEM）所要求的部件強(qiáng)度和剛度的不同而變化。

與樹脂基體相比，主承力結(jié)構(gòu)需要更高比例的纖維，而二級結(jié)構(gòu)只需要在樹脂基體中加入四分之一的纖維。這一點(diǎn)適用于大多數(shù)行業(yè)，樹脂和纖維的比例取決于制造的方法。

海上游艇產(chǎn)業(yè)已成為全球復(fù)合材料（包括泡沫芯材）消費(fèi)的主力軍。然而，它也經(jīng)歷了一個低迷時期，造船活動放緩，庫存攀升。這種需求的減少可能是因?yàn)橄M(fèi)者的謹(jǐn)慎、購買力的下降，以及有限的資源重新分配到了利潤更高更核心的商業(yè)活動中去。造船廠也重新調(diào)整他們的產(chǎn)品和商業(yè)策略以減少損失。這一時期有許多小船廠由于營運(yùn)資本的損失，無法維持正常業(yè)務(wù)，從而被迫退出或被收購。大型游艇（>35 英尺）的制造遭受打擊，而小船（＜ 24 英尺）成為了制造焦點(diǎn)。

這種情況在未來可能會繼續(xù)，小型船艇將成為船用復(fù)合材料的主要驅(qū)動力。

為什么是復(fù)合材料？

復(fù)合材料在船艇制造方面比金屬和其他傳統(tǒng)材料，如木材，具有更多的優(yōu)點(diǎn)。與鋼或鋁等金屬相比，復(fù)合材料可以將部件的總重量減少30 ～ 40%。重量的整體減少帶來了一連串的二次優(yōu)勢，如更低的運(yùn)營成本、更少的溫室氣體排放和更高的燃油效率。復(fù)合材料的使用還通過部件整合，消除了緊固件，從而進(jìn)一步降低重量。

復(fù)合材料也為船艇建造師提供了更大的設(shè)計(jì)自由度，從而有可能制造出形狀復(fù)雜的部件。此外，如果將復(fù)合材料與有競爭力的材料相比，復(fù)合材料部件的壽命周期成本明顯更低，因?yàn)樗木S護(hù)成本更低，而且由于具有耐腐蝕性和耐久性，其安裝和裝配的成本也更低。這就難怪復(fù)合材料在船艇原始設(shè)備制造商和一級供應(yīng)商之中的接受度越來越高。

船用復(fù)合材料

盡管復(fù)合材料也有缺點(diǎn)不足，但許多造船廠和一級供應(yīng)商仍堅(jiān)信，海上游艇將會采用更多的復(fù)合材料。

雖然大型船艇預(yù)計(jì)將使用更多的先進(jìn)復(fù)合材料，如碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP），但小型船艇將成為整個船用復(fù)合材料需求增長的主要推動力。例如，在許多新的游艇和雙體船中，先進(jìn)復(fù)合材料，例如碳纖維/ 環(huán)氧樹脂和聚氨酯泡沫，被用來制造船體、龍骨、甲板、橫架、鉆機(jī)、艙壁、縱桁和桅桿，但這些超級游艇或雙體船只占船艇總需求的一小部分。

生產(chǎn)制造過程中的科技進(jìn)步使得復(fù)合材料部件的成本實(shí)現(xiàn)了整體降低，也達(dá)到了更高的生產(chǎn)量。現(xiàn)在開模成型技術(shù)正逐漸向閉模成型工藝轉(zhuǎn)變，例如從利用較多手工勞動、消耗較多時間的手糊、噴射等開模工藝轉(zhuǎn)向一系列閉模成型技術(shù)，如樹脂傳遞成型（RTM）、真空輔助RTM 成型（VARTM）、輕型真空樹脂灌注成型（RTM Light）、真空樹脂浸漬成型（VIP）、閉腔真空袋成型（CCBM）、Seemann 復(fù)合材料樹脂浸漬成型工藝（SCRIMP）。這些閉模成型工藝具有更大的靈活性，可以生產(chǎn)出各種尺寸和復(fù)雜程度的零件；能夠以更快的速率進(jìn)行生產(chǎn)（得益于自動化和更少的手工勞動）；還可以得到較高的部件質(zhì)量，因?yàn)榭紫逗拷档搅俗畹偷某潭取?/p>

但是全球經(jīng)濟(jì)放緩影響了全球許多行業(yè)，船艇產(chǎn)業(yè)也不例外。

船艇的整體需求包括機(jī)動船（舷內(nèi)、舷外和船尾驅(qū)動）、噴氣船、私人船艇和帆船（游艇）。

復(fù)合材料行情將處于上行軌道， 因?yàn)椴ＡЮw維、熱固性和熱塑性樹脂的價格將隨著原油價格的增長和其他投入成本的增加而上升。不過，碳纖維的價格由于產(chǎn)能的增加和備用前驅(qū)體的發(fā)展，預(yù)計(jì)在不久的將來將會有所下降。但是其對船用復(fù)合材料價格的總體影響將不會很大，因?yàn)樘祭w維增強(qiáng)復(fù)合材料只占船用復(fù)合材料需求的一小部分。

另一方面，玻璃纖維依然是船用復(fù)合材料的主要纖維材料，不飽和聚酯和乙烯基酯則是主要的聚合物材料。聚氯乙烯（PVC）將繼續(xù)在泡沫芯材市場占據(jù)主要份額。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GFRP）占整個船用復(fù)合材料需求的80% 以上，而泡沫芯材占15%。其余的是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，它們主要用于大型船艇和小眾市場的關(guān)鍵撞擊應(yīng)用中。

不斷增長的船用復(fù)合材料市場也見證了新材料和新技術(shù)的發(fā)展趨勢。船用復(fù)合材料供應(yīng)商開始了不斷探索創(chuàng)新，引入新的生物樹脂、天然纖維、低排放的聚酯、低壓預(yù)浸料、芯材和編織玻璃纖維材料。這一切都是為了增加可回收性和可再生性，降低苯乙烯含量，以及提高加工性能和表面質(zhì)量。（來源：網(wǎng)絡(luò)）